鉅大LARGE | 點擊量：650次 | 2021年05月21日
智能鋰電池電量計，如何有效改進動態(tài)血糖監(jiān)視儀的鋰電池使用壽命
人體血糖值的偏高或偏低都有可能導致嚴重的健康威脅，因此監(jiān)測血糖水平是重中之重。目前全球已有1.5億人口罹患糖尿病，所以個人便攜型血糖監(jiān)測儀（BGM）的需求巨大。
圖1所示的動態(tài)血糖監(jiān)測儀（CGM），可幫助糖尿病患者實時檢查血糖讀數(shù)，也可在超長時間段內(nèi)監(jiān)測血糖值。CGM能夠持續(xù)監(jiān)測血糖水平，然后在用戶血糖值達到危險值時提示用戶。這款監(jiān)測儀通常包含圖2所示的傳感器單元和圖3所示的聚合器單元。
圖1：動態(tài)血糖監(jiān)測儀（CGM）
此傳感器單元使用紐扣電池或硬幣電池，在一按時間段內(nèi)與人體連接（例如，8到10天）。聚合器單元是由電池供電的手持單元，可以利用如近場通信等無線射頻（RF）技術(shù)來讀取血糖數(shù)據(jù)。聚合器單元的電池管理子系統(tǒng)由電池充電器、電池電量計和保護器構(gòu)成。3.7V鋰離子單電池就可運行一般的聚合器單元。其可通過電源適配器的USB或DC輸入進行充電。
圖2：CGM傳感器單元
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
圖3：CGM聚合器單元的示意框圖
電池電量計可以預測并估算電池在不同負載狀態(tài)下的剩余容量、充電狀態(tài)、電量耗盡時間和運行狀況，從而幫助解決電池管理中的難題。利用智能電池電量計，用戶可以延長運行時間（如圖4所示）和電池循環(huán)壽命。德州儀器（TI）的ImpedanceTrack?測量算法實現(xiàn)了準確度高于99%的電池容量預測，使其具有卓越的模擬測量性能和電池特點建模功能。
圖4：采用TI電量計實現(xiàn)超長運行時間
這款血糖監(jiān)測儀供應多種單節(jié)電池測量選項，不僅外形小巧，經(jīng)濟高效，而且功耗超低。電量計可以搭載在電池組內(nèi)或系統(tǒng)pCB上，后者更多見于便攜型醫(yī)療應用。
圖5和圖6分別展示了典型的系統(tǒng)側(cè)和組側(cè)電量計配置。系統(tǒng)pCB上的電量計，如BQ27426，只要最低的用戶配置，并且在正常工作時電流消耗也很小。關(guān)于更高級別的集成，某些電量計具有集成式檢測電阻，如BQ27421-G1。
另一方面，假如電量計搭載在電池組內(nèi)，則可以通過基于閃存的固件和256位集成式安全哈希算法（如BQ27Z561-R1）供應具有高準確性的解決方法。BQ2970等保護集成電路可供應電壓、電流和反向充電器保護。
圖5：典型的主機/系統(tǒng)側(cè)電量計配置
圖6：典型的電池組側(cè)電量計配置
電池電量計提高了電源管理的先進性和智能水平。不具有準確電量計的系統(tǒng)只能在固定電壓下關(guān)閉。許多設(shè)備關(guān)閉時系統(tǒng)電壓為3.5V，以便保護用于最壞情況的備用容量（保留電能用于關(guān)機），但如圖4所示，只通過微控制器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器測量電池電壓，進而生成低電池電量警告并不是測量剩余電量的可靠方法。這是由于大多數(shù)應用都具有可變負載。電池電量計將計算剩余電量并改變關(guān)機電壓，以滿足任何條件下所需的備用容量要求，從而新增運行時長。
除保有備用容量的優(yōu)勢外，由于應用出現(xiàn)的高瞬態(tài)脈沖負載，一些電池電量計還能夠不報告0%的電荷狀態(tài)，從而使電池電壓降至終端電壓以下。當電池仍然具有高電量時，這個特性很有優(yōu)勢，但是高瞬態(tài)負載會造成提前達到終止電壓。
